Ученые нашли предел скорости в квантовом мире

Исследователи из Боннского университета, Массачусетского технологического института (MIT), Исследовательского центра Юлиха, университетов Гамбурга, Кельна и Падуи обнаружили, что ограничение скорости существует и для сложных квантовых операций. Итоги экспериментов были опубликованы в издании Physics Magazine.

Физики привели пример, который аналогичен принципу нового исследования: официант перед Новым годом должен успеть принести поднос с шампанским клиентам. Он быстро переходит от одного гостя к другому, чтобы «уложиться» к полуночи. Ему удается это сделать, не пролив ни капли, благодаря отработанной технике. Официант при ускорении шагов слегка наклоняет поднос, чтобы напиток не пролился. Подходя к столу, он наклоняет поднос в другую сторону и идет медленнее. Когда разносчик останавливается, он опять берет поднос вертикально.

Ученые сравнили с шампанским атомы. Это некие волны материи, которые ведут себя как жидкость. Тот, кто хочет перенести атомы из одного места в другое с максимальной скоростью, должен вести себя также, как опытный официант. Но даже в этом случае есть ограничение скорости. Чтобы узнать, где находится этот предел, физики использовали атом цезия как и два лазерных луча, наложенных друг на друга, но направленных противоположно друг к другу. Такое положение создает стоячую световую волну, похожую на чередование «гор» и «долин», которые поначалу находятся без движения.

Ученые поместили атом в одну из этих долин и привели в движение стоячую волну, чтобы сместить долину. Атом должен был попасть в нужное место в кратчайшее время, не выплескиваясь из «долины»».

Еще в советское время было установлено, что в микромире есть ограничение скорости, а максимальная скорость квантового процесса зависит от неопределенности энергии. В случае с переносом атома, чем глубже «долина», тем сильнее разброс энергий квантовых состояний в долине и тем быстрее он может перенестись.

Источник